專利名稱：一種寬溫域自潤滑涂層材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于熱噴涂技術領域，特別涉及一種寬溫域自潤滑涂層材料及其制備方法。
背景技術：
現代工業的發展促使越來越多的機械在高溫高速等惡劣環境下工作，特別是航空航天等行業的發展，機械面臨真空、高低溫溫差大等特殊環境，普通的潤滑劑難以滿足使用要求，固體自潤滑涂層因其減摩效果穩定、適合于惡劣工況條件，而引起人們的廣泛關注。固體自潤滑涂層一般由粘結相、耐磨相和潤滑相組成。目前國內外比較成熟的寬溫域自潤滑體系的主要成分為:粘結相主要是NiCr合金，耐磨相主要由Cr3C2或Cr2O3組成，潤滑相主要兩種組元構成，一種是Ag，提供低溫段的減摩潤滑；一種是CaF2.BaF2，提供高溫段的減摩潤滑。隨著工況對自潤滑性能要求的提高，美國研究人員采用NiMoAl合金粉末代替NiCr合金，自潤滑涂層的耐氧化性更好，耐溫性也獲得提高。但是自潤滑涂層在使用過程中一直存在潤滑組元易脫落，減摩效果不穩定等問題，特別是在使用初期，摩擦系數不穩定，摩擦系數大于0.4，易在初期造成對磨件的 磨損。其主要原因是潤滑組元在摩擦開始階段分散不均勻，表面未能形成連續的自潤滑膜層；涂層內部結合較差，加工和摩擦過程中容易脫落，結合強度一般小于30 MPa。
發明內容
針對現有技術不足，本發明提供了一種寬溫域自潤滑涂層材料及其制備方法。一種寬溫域自潤滑涂層材料，其為由粘接相、硬質相和潤滑相所組成的均勻混合物材料，其中粘結相為聚合型NiMoAl，占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的609Γ80% ;硬質相為球形Cr2O3或Cr3C2，硬質相的粒徑為小于等于50 μ m,占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的10°/Γ20% ;潤滑相為Ag和CaF2.BaF2,占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的6°/Γ20%，其中Ag占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的39TlO%，CaF2.BaF2占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的3% 10%。所述聚合型NiMoAl以Ni粉為核心，以Μο、Α1混合粉為包覆層，所述聚合型NiMoAl的粒徑為30 μ πΓ ΟΟ μ m之間。所述Ni占粘結相總質量的80% 90%，Mo占粘結相總質量的5% 10%，Al占粘結相總質量的5% 10% ；Ni粉的粒徑為小于等于80 u m,Mo粉的粒徑為小于等于10 u m，招粉的粒徑為小于等于5 μπι0—種寬溫域自潤滑涂層材料的制備方法，其具體步驟如下:a.準備粘接相:以Ni粉為核心，以Mo、Al混合粉為包覆層，制備聚合型NiMoAl，其中Ni占聚合型NiMoAl總質量的80% 90%，Mo占聚合型NiMoAl總質量的5% 10%，A1占聚合型NiMoAl總質量的5% 10%，獲得粒徑為30 μ πΓ ΟΟ μ m的聚合型NiMoAl粉末粘接相；b.準備硬質相:以球形Cr2O3或Cr3C2為硬質相，硬質相的粒徑為小于等于50μ m ；C.準備潤滑相:以Ag和CaF2.BaF2為潤滑相，潤滑相的粒徑為小于等于50 μ m ;d.將粘結相、硬質相和潤滑相三種成分混合均勻即制得寬溫域自潤滑涂層材料；其中粘結相占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的609Γ80%，硬質相占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的109Γ20%，潤滑相中Ag占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的39TlO%，潤滑相中CaF2 BaF2占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的39TlO%。所述Ni粉粒徑為小于等于80 μ m, Mo粉粒徑為小于等于10 μ m,鋁粉粒徑為小于等于5 μ m。本發明的有益效果為:本發明所采用的聚合型NiMoAl在噴涂過程中會發生反應，特別是N1、Al放熱，會促進涂層的結合，而其中的金屬Mo會在噴涂后保留一部分單質狀態，金屬鑰具有較好的減摩效果，提高了潤滑組元的分布均勻性，有助于摩擦初期迅速形成自潤滑膜層。同時采用球形硬質相可以減少硬質相對摩擦對偶件的磨損。初期摩擦系數可降于0.2以下，結合強度大于40 MPa。
具體實施例方式本發明提供了一種寬溫域自潤滑涂層材料及其制備方法，下面結合具體實施方式
對本發明做進一步說明。實施例1選取平均粒徑約5 μ m的Mo和平均粒徑為2 μ m的Al粉各100 g,通過球磨混合均勻，得到Mo粉和Al粉的混合粉末；選取平均粒徑為50 ym的Ni粉800 g作為核心，通過膠粘團聚的方法在Ni粉表面包覆上Mo粉和Al粉的混合粉末，烘干。以125 g粒徑小于等于30 μ m的球形Cr2O3為硬質相；以粒徑小于等于30 μ m的Ag和CaF2.BaF2為潤滑相，其中Ag的質量為60 g,CaF2.BaF2 的質量為 65 g ；將上述粉末混合均勻，得到一種寬溫域自潤滑涂層材料，等離子噴涂后獲得自潤滑涂層，涂層起始階段摩擦系數在初始階段可穩定在0.16^0.18之間，結合強度大于45MPa0實施例2選取平均粒徑為3 μ m的Mo和平均粒徑為I μ m的Al粉各30 g,通過球磨混合均勻，得到Mo粉和Al粉的混合粉末；選取平均粒徑為50 ym的Ni粉540 g作為核心，通過膠粘團聚的方法在Ni粉表面包覆上Mo粉和Al粉的混合粉末，烘干。以200 g粒徑小于等于20 μ m的球形Cr2O3為硬質相；以粒徑小于等于40 μ m的Ag和CaF2.BaF2為潤滑相，其中Ag的質量為100 g,CaF2.BaF2 的質量為 100 g ；
將上述粉末混合均勻，得到一種寬溫域自潤滑涂層材料，等離子噴涂后獲得自潤滑涂層，涂層起始階段摩擦系數在初始階段可穩定在0.1(Γ0.14之間，結合強度大于42 MPa0
權利要求
1.一種寬溫域自潤滑涂層材料，其特征在于:所述寬溫域自潤滑涂層材料為由粘接相、硬質相和潤滑相所組成的均勻混合物材料，其中粘結相為聚合型NiMoAl，占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的60°/Γ80% ;硬質相為球形Cr2O3或Cr3C2，硬質相的粒徑為小于等于50μ m,占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的10°/Γ20% ;潤滑相為Ag和CaF2.BaF2,占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的69Γ20%，其中Ag占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的39Tl0%，CaF2.BaF2占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的39TlO%。
2.根據權利要求1所述的一種寬溫域自潤滑涂層材料，其特征在于:所述聚合型NiMoAl以Ni粉為核心，以Μο、Α1混合粉為包覆層，所述聚合型NiMoAl的粒徑為30 μ πΓ ΟΟμ m之間。
3.根據權利要求2所述的一種寬溫域自潤滑涂層材料，其特征在于:所述Ni占粘結相總質量的80% 90%，Μο占粘結相總質量的59TlO%，Al占粘結相總質量的5% 10% ；Ni粉的粒徑為小于等于80 μ m，Mo粉的粒徑為小于等于10 μ m，鋁粉的粒徑為小于等于5 μ m。
4.一種如權利要求1所述的一種寬溫域自潤滑涂層材料的制備方法，其特征在于，該方法的具體步驟如下:a.準備粘接相:以Ni粉為核心，以Mo、Al混合粉為包覆層，制備聚合型NiMoAl，其中Ni占聚合型NiMoAl總質量的80% 90%，Mo占聚合型NiMoAl總質量的5% 10%，A1占聚合型NiMoAl總質量的5% 10%，獲得粒徑為30 μ πΓ ΟΟ μ m的聚合型NiMoAl粉末粘接相；b.準備硬質相:以球形Cr2O3或Cr3C2為硬質相，硬質相的粒徑為小于等于50μ m ;c.準備潤滑相:以Ag和CaF2.BaF2為潤滑相，潤滑相的粒徑為小于等于50 μ m ;d.將粘結相、硬質相和潤滑相三種成分混 合均勻即制得寬溫域自潤滑涂層材料；其中粘結相占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的609Γ80%，硬質相占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的109Γ20%，潤滑相中Ag占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的39TlO%，潤滑相中CaF2.BaF2占寬溫域自潤滑涂層材料總質量的39TlO%。
5.根據權利要求4所述的一種寬溫域自潤滑涂層材料的制備方法，其特征在于:所述Ni粉粒徑為小于等于80 μ m, Mo粉粒徑為小于等于10 μ m，鋁粉粒徑為小于等于5 μ m。
全文摘要
本發明屬于熱噴涂技術領域，特別涉及一種寬溫域自潤滑涂層材料及其制備方法。本發明材料為由粘接相、硬質相和潤滑相所組成的均勻混合物材料。本發明以包覆型NiMoAl為粘結相，以球形Cr3C2或Cr2O3為耐磨相，以Ag和CaF2 BaF2為潤滑相，混合制成寬溫域自潤滑涂層材料。聚合型NiMoAl在噴涂過程中會發生反應，會促進涂層的結合，而其中的金屬Mo會在噴涂后保留一部分單質狀態，起到了減摩作用，提高了潤滑組元的分布均勻性，有助于摩擦初期迅速形成自潤滑膜層。同時采用球形硬質相可以減少硬質相對摩擦對偶件的磨損。采用本發明后初期摩擦系數可由0.4穩定下降為0.2以下，結合強度由30 MPa以下提高到40 MPa以上。
文檔編號C23C4/04GK103074561SQ20121053385
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月11日 優先權日2012年12月11日
發明者于月光, 任先京, 高峰, 沈婕, 趙曉東, 袁建鵬, 徐紅艷 申請人:北京礦冶研究總院, 北礦新材科技有限公司